CN106139317A - 一种智能输液控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能输液控制系统，包括监控PC终端、主控制器、音频输入输出模块、视频输出模块、按键模块，滴速检测控制模块、液位检测模块、体温检测模块以及无线通信模块，所述主控制器与滴速检测控制模块交互式连接，主控制器的输入端与液位检测模块的输出端、体温检测模块的输出端相连；所述监控PC终端与主控制器通过无线通信模块传输信息。本发明通过智能输液控制系统，使得医护人员可同时监控多个患者的输液情况，不但节省了医院的成本，而且提高了医院工作效率，同时也给特护病人及重症病人提供安全保障，为医院带来非常便捷、人性化的运用。

Description

一种智能输液控制系统
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种智能输液控制系统。
背景技术
静脉输液是目前医学界常用的临床医疗手段之一，由于其具有安全、便捷、疗效显著等优点，常被大多数病患采用。但是，针对患者自身情况以及病情的不同，输液方式也会有所差异，有些特殊患者需要对滴度进行严格的控制。目前，我国医疗机构在临床输液过程中，大部分是通过人工调节莫非氏滴管的滑轮并结合医务人员的经验来改变滴速，通过人工巡视的方式来发现异常情况，这种输液方式不但精度偏低、而且工作量也很大。
目前，国内外许多研究人士已致力于这方面的研究，一些功能较为齐全的智能输液泵也相继问世。但是在我国，由于其价格昂贵，没有得到普及。还有一些低成本的智能输液装置正处于实验阶段，但这些装置基本上都是由控制器、检测单元、执行机构以及人机交互界面等部分组成，只是在控制器、检测单元、执行机构等环节的器件选型与设计上存在差异。
现有静脉输液控制装置在注射过程中存在滴速控制精度低、换液或突发情况发现不及时、医务人员工作量大等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能输液控制系统，该系统能解决现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种智能输液控制系统，包括监控PC终端、主控制器、音频输入输出模块、视频输出模块、按键模块，所述主控制器与音频输入输出模块交互式连接，主控器的输出端与视频输出模块的输入端相连，输入端与按键模块输出端相连；该智能输液控制系统还包括滴速检测控制模块、液位检测模块、体温检测模块以及无线通信模块，所述主控制器与滴速检测控制模块交互式连接，主控制器的输入端与液位检测模块的输出端、体温检测模块的输出端相连；无线通信模块分别与主控制器和监控PC终端无线连接，监控PC终端与主控制器通过无线通信模块传输信息。
所述滴速检测控制模块包括滴速检测电路板、设置在输液滴管上的红外对管、设置在输液管上的控制阀以及与控制阀连接的步进电机，步进电机上连接有驱动器,驱动器采用ULN2003驱动器；所述红外对管与滴速检测电路板电连接；所述主控制器与滴速检测控制模块交互式连接为滴速检测电路板的输出端与主控制器的输入端相连，驱动器的输入端与主控制器的输出端相连。
所述滴速检测电路板上设有LM393双电压比较器和NE555组成的单稳态触发器。
所述液位检测模块包括与输液瓶连通的连通器、设置在连通器上的红外对管、与红外对管电连接的液位检测电路板。
所述液位检测电路板上设有LM393双电压比较器。
所述的体温检测模块包括OTP538温度传感器、与OTP538温度传感器电连接的INA114AG放大器。
所述无线通信模块采用CC2530ZigBee透传模块。
所在主控制器为MSP430F149单片机。
所述音频输入输出模块采用ISD-4004语音录放芯片。
所述按键模块包括滴速设定键、体温检测键、报警键、语音录制键以及取消报警键。
由以上技术方案可知，本发明通过滴速检测控制模块对滴速进行实时监测和控制，提高了医务人员的工作效率；本发明通过液位检测模块输液瓶中的液位状况，如液位过低时通过主控制器发出语音警报，提醒家属和医务人员，节省人力的同时，可有效减少和避免由于家属或医护人员护理不及时带来的医疗事故。同时通过体温检测模块可随时检测患者的体温并实时通过无线通信模块传输至医疗控制站的监控PC终端，医护人员可实时监测患者的身体状况，监测效果好、准确，且操作方便，适合于各个医院的临床应用。主控制器通过无线通信模块与监控PC终端进行信息传输，医护人员可同时监控多个患者的输液情况，节省了医院的成本，提高了医院工作效率。同时也给特护病人及重症病人提供安全保障，为医院带来非常便捷、人性化的运用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明滴速检测控制模块的电路图；
图3是本发明体温检测模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1-图2所示的一种智能输液控制系统，包括医疗监控站设置的监控PC终端10和无线通信模块90，还包括主控制器20、音频输入输出模块30、视频输出模块40、按键模块50。视频输出模块40可使用LCD或LED液晶显示器。音频输入输出模块30与主控制器20交互式连接，视频输出模块40的输入端与主控制器20的输出端相连；按键模块50输出端与主控制器20输入端相连；该智能输液控制系统还包括滴速检测控制模块60、液位检测模块70、体温检测模块80以及无线通信模块90，主控制器20与滴速检测控制模块60、无线通信模块90交互式连接，主控制器20的输入端与液位检测模块70的输出端、体温检测模块80的输出端相连；监控PC终端10与主控制器20通过无线通信模块90传输信息。一个监控PC终端10能够与多个主控制器20传输信息，并监控多个患者的输液状态，提高了医院和医护人员接收信息的及时性和工作效率。
本发明智能输液控制系统是一个靠锂电池供电的系统，装置的功耗将直接影响系统维护成本，系统的功能模块较多，势必会占用大部分IO资源，因此，本系统采用MSP430F149单片机作为系统主控制器。MSP430系列单片机具有处理能力强，运算速度快、超低功耗等特点，内部有5种低功耗模式，用户可通过程序进行调节。音频输入输出模块30采用用ISD-4004语音录放芯片，芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存贮在片内FLASH存储器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声。无线通信模块90采用CC2530ZigBee透传模块，具有近距离、低功耗、低速率、双向传输等特点；该模块将协议栈嵌入模块内部，只留出串口，用户无需了解ZigBee协议栈，只需要读写串口，即可实现数据的无线传输，简单易用，非常适合嵌入用户系统。按键模块50包括设置在按键板上的滴速设定键、体温检测键、报警键、语音录制键以及取消报警键，滴速设定键可以根据患者的情况预设滴速。操作体温检测键可以通过主控制器20控制体温检测模块80对患者进行体温检测。在紧急情况下操作报警键后通过主控制器20控制音频输入输出模块30可以发出报警提示语音。操作语音录制键可以录制语音信息。操作取消报警键后通过主控制器20控制音频输入输出模块30结束语音提示。本发明的智能输液控制系统节省了医院的成本，提高了医院工作效率；同时也给特护病人及重症病人提供安全保障，为医院带来非常便捷、人性化的运用。
滴速检测控制模块60包括滴速检测电路板61、设置在输液滴管两侧的红外对管62、设置在输液管上的控制阀63以及与控制阀连接的步进电机64，步进电机64上连接有驱动器65, 驱动器65采用ULN2003驱动器；步进电机驱动器选用ULN2003，它是一个由7个达林顿管组成的器件，具有高电压、大电流的特性，其灌电流可达500mA，并且在关态时可以承受50V的电压，可以运行在较高的负载电流下。红外对管62与滴速检测电路板62电连接；主控制器20与滴速检测控制模块60交互式连接为滴速检测电路板61的输出端与主控制器20的输入端相连，驱动器65的输入端与主控制器20的输出端相连。如图2所示，滴速检测电路板上设有LM393双电压比较器和NE555组成的单稳态触发器。当无液滴滴落时，红外对管62的接收管与发射管之间无障碍，接收管接收到较强的光强而导通，使集射极的电位很低，c点输出低电平；当有液滴滴落时，下落的液滴会吸收一定的红外光，并产生散射及漫反射现象，从而接收管接收到的光强较弱，接收管不能导通，c点输出高电平。图2中LM393双电压比较器，当同相端电压高于反相端阈值电压时，LM393为双电压比较器输出高电平，反之输出低电平。NE555组成单稳态触发器将双电压比较器输出的电压进行整形后输送到主控制器20，主控制器20进行数据采集和处理，得到实际滴速并通过视频输出模块40显示滴速的数值。当主控器20得到的实际滴速数值与预设滴速数值不一致时，主控制器20控制驱动器65驱动步进电机64，步进电机64控制输液管上的控制阀63对输液管进行压缩或释放来调节输液管的管径，使得滴速变慢或变快。本发明的滴速检测控制模块60能实时监测到患者的输液滴速，并作出相应的调整，减轻了医护人员和家属的工作量。
液位检测模块70包括与输液瓶连通的连通器71、设置在连通器上的红外对管72、与红外对管电连接的液位检测电路板73。红外对管72设置在连通器外侧壁的相对的两侧，连通器的高度与输液瓶的高度相同，液位检测电路板73上设有LM393双电压比较器。由于液位检测不需要精确地计数，只是采集脉冲的边沿跳变情况，当输液瓶液位过低时，连通器71两侧的红外对管72的接收管与发射管之间无障碍，接收管接收到较强的光强而导通，使集射极的电位很低，输出低电平，双电压比较器输出的电压传送到主控制器20；主控制器20进行数据采集后控制音频输入输出模块30播放报警语音，并同时通过无线通信模块90向医护监控站的监控PC终端10发出信号，提示医护人员及时更换药液；家属也可以获得播放的报警语音提示。由于输液瓶的大小、形状存在差异，若将红外对管直接安装在储液瓶两侧，则通用性较差，因此，采用“连通器”原理来实现，输液瓶上插入连通器，将红外对管分别固定在连通器的两侧，从而对输液瓶的液位进行检测。本发明的液位检测模块节省人力的同时，可有效减少和避免由于家属或医护人员护理不及时带来的医疗事故
体温检测模块包括OTP538温度传感器、与OTP538温度传感器电连接的INA114AG放大器。病人在输液过程中可以随时通过操作体温检测键检测体温。操作体温检测键后通过主控制器20控制体温检测模块80的OTP538温度传感器81对患者进行体温检测；由于OTP538传感器输出的电压值相当微弱，需再通过INA114AG放大器82放大后再送入主控制器20进行处理。检测结束后系统会通过无线通信模块90将主控制器20处理的检测数据发送到监控PC终端10，为医务人员诊断病情提供方便。OTP538传感器81进行温度采集，该传感器是一种非接触式红外感应型的温度探测器。主要工作原理是根据不同的红外线波长在硅片上产生不同的电压，从而检测不同的温度。由于OTP538传感器输出的电压值相当微弱，需经过放大器放大后再送入主控制器20进行处理。INA114AG放大器82是一种通用仪表放大器，具有尺寸小、精度高、价格低廉等优点，广泛应用于电桥、热电偶、数据采集以及医疗仪器上。
本发明的工作原理如下：
医护人员根据患者身体状况通过滴速设定键预设滴速；开始输液后，当无液滴滴落时，红外对管62的接收管与发射管之间无障碍，接收管接收到较强的光强而导通，使集射极的电位很低，c点输出低电平；当有液滴滴落时，下落的液滴会吸收一定的红外光，并产生散射及漫反射现象，从而接收管接收到的光强较弱，接收管不能导通，c点输出高电平。NE555组成的单稳态触发器将LM393双电压比较器的输出电压进行整形后传送到主控制器20，主控制器20进行数据采集和处理，得到实际滴速并通过控制视频输出模块40显示滴速的数值。当主控器10得到的实际滴速数值与预设滴速数值不一致时，主控制器20控制驱动器65，驱动器65驱动步进电机64，步进电机64控制输液管上的控制阀63对输液管进行压缩或释放，使得滴速变慢或变快。当患者在输液中身体不适遇到紧急状况时可以操作报警键进行报警；操作报警键后通过主控制器20控制音频输入输出模块30发出报警提示语音，医护人员和家属根据报警语音提示可及时看护患者的身体状况。如需取消报警，操作取消报警键，操作后通过主控制器20控制音频输入输出模块30结束语音提示。医院可根据需要录制语音提示，具体操作为：操作语音录制键后，通过主控制器20控制音频输入输出模块30进行语音的录制。
在输液过程中，患者和家属以及医护人员通过本发明可实时测量患者的体温。操作体温检测键后，通过主控制器20控制体温检测模块80中的OTP538温度传感器81对患者进行温度采集，经过INA114AG放大器82放大后再送入主控制器20进行数据采集和处理。检测结束后系统会通过无线通信模块90将检测数据发送到监控PC终端10，为医务人员诊断病情提供方便。
当输液快要结束时，输液瓶液位过低，输液瓶上的连通器71两侧的红外对管72的接收管与发射管之间无障碍，接收管接收到较强的光强而导通，使集射极的电位很低，输出低电平，LM393双电压比较器输出的电压传送到主控制器20，主控制器20进行数据采集后控制音频输入输出模块30播放报警语音，并同时通过无线通信模块90向医护监控站的监控PC终端10发出信号提示，提示医护人员及时更换药液；家属也可以获得播放的报警语音提示。
智能输液控制系统克服了传统静脉输液装置滴速控制不精确、医务人员工作量大等缺点，人性化的语音提示、体温检测功能更加方便医务人员及时了解病人信息，通过医疗监控站和主控器的无线通信模块，医务人员可以实时的对多个病人输液情况进行监控，节约医疗成本，给特护病人及重症病人提供安全保障。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能输液控制系统，包括监控PC终端、主控制器、音频输入输出模块、视频输出模块、按键模块，所述主控制器与音频输入输出模块交互式连接，主控器的输出端与视频输出模块的输入端相连，输入端与按键模块输出端相连；其特征在于：该智能输液控制系统还包括滴速检测控制模块、液位检测模块、体温检测模块以及无线通信模块，所述主控制器与滴速检测控制模块交互式连接，主控制器的输入端与液位检测模块的输出端、体温检测模块的输出端相连；无线通信模块分别与主控制器和监控PC终端无线连接，监控PC终端与主控制器通过无线通信模块传输信息。
2.如权利要求1所述的一种智能输液控制系统，其特征在于：所述滴速检测控制模块包括滴速检测电路板、设置在输液滴管上的红外对管、设置在输液管上的控制阀以及与控制阀连接的步进电机，步进电机上连接有驱动器,驱动器采用ULN2003驱动器；所述红外对管与滴速检测电路板电连接；所述主控制器与滴速检测控制模块交互式连接为滴速检测电路板的输出端与主控制器的输入端相连，驱动器的输入端与主控制器的输出端相连。
3.如权利要求2所述的一种智能输液控制系统，其特征在于：所述滴速检测电路板上设有LM393双电压比较器和NE555组成的单稳态触发器。
4.如权利要求1所述的一种智能输液控制系统，其特征在于：所述液位检测模块包括与输液瓶连通的连通器、设置在连通器上的红外对管、与红外对管电连接的液位检测电路板。
5.如权利要求4所述的一种智能输液控制系统，其特征在于：所述液位检测电路板上设有LM393双电压比较器。
6.如权利要求1所述的一种智能输液控制系统，其特征在于：所述的体温检测模块包括OTP538温度传感器、与OTP538温度传感器电连接的INA114AG放大器。
7.如权利要求1所述的一种智能输液控制系统，其特征在于：所述无线通信模块采用CC2530ZigBee透传模块。
8.如权利要求1所述的一种智能输液控制系统，其特征在于：所在主控制器为MSP430F149单片机。
9.如权利要求1所述的一种智能输液控制系统，其特征在于：所述音频输入输出模块采用ISD-4004语音录放芯片。
10.如权利要求1所述的一种智能输液控制系统，其特征在于：所述按键模块包括滴速设定键、体温检测键、报警键、语音录制键以及取消报警键。
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